深圳市美加达公路工程有限公司
摘要：妥善处理桥梁台后填土工后沉降，对保证结构安全、提高行车舒适度、降低养护费用、提高道路使用质量、节约工程投资具有十分重要的意义。文中应用压力灌浆原理，对深圳市深汕公路同乐桥台后路基下沉病害进行处理，取得了良好效果。
关键词：桥梁；压力灌浆；桥台；路基沉降
调查资料表明，我国许多高等级公路通车不久即在不同程度上产生桥头路基沉降，导致桥头跳车现象。由于桥头跳车病害的存在，高等级公路达不到行车高速、营运安全、乘坐舒适、经济节省的使用要求，严重影响了高等级公路的经济效益和社会效益。国外公路一般较少发生桥头跳车病害，其主要原因是路基高度较低，处理较严格，路基工后沉降较小。然而在我国，由于施工工期较短，桥台台后路段的沉降未能完全完成，工后沉降较大，难免造成后患。特别是南方地区的高等级公路设置通道过多，抬高了路堤，增加了台后路基沉降处理的难度，从而造成造价、工期、沉降之间的恶性循环，高等级公路桥头跳车问题尤为突出。因此，必须寻求处治桥台台后路基沉陷的方法，以妥善解决高等级公路桥台台后路基工后沉陷问题。
1 台后路基沉陷的产生原因
路基沉陷病害是指道路竣工后，路面产生设计不允许的均匀沉降或不均匀沉降，导致路基顶面实际标高与设计值的差异较大。道路产生均匀沉降后改变了原设计的纵曲线高程，但不会使路面产生开裂破坏。路面对不均匀沉降特别敏感，微小的不均匀沉降就会导致路面平整度降低，影响车辆的平稳行驶。当不均匀沉降较大时，会导致路面产生开裂破坏。道路纵向和横向都可能产生不均匀沉降。
路基沉陷可分为三种情况：一是地基产生明显的沉降或不均匀沉降；二是路堤本身产生明显的变形或不均匀变形，包括路堤自重引起的变形和路堤顶面作用车辆荷载等外界荷载时引起的变形；三是因地基沉降和路堤本身变形之和较大导致沉陷。结合设计、施工及工程管理等方面的因素，可将桥台后路基产生沉陷的原因归结为如下几方面：
1)对桥台台后路基沉陷病害的调查和试验研究不够深入，缺乏有效的工程措施和质量评价技术指标。
2)设计不完善。没有针对不同填土高度及结构物形式提出相应的地基承载力要求、填料选用标准、施工压实工艺和方法及特殊的排水设计措施。
3)施工质量不能满足设计要求。其中有施工人员的质量意识和责任感差的原因，也有工程人员的技术水平和所拥有的施工机械与工程任务不相适应的原因。对于桥台台后路基这项相对较特殊的施工任务，工程量和技术要求与工程费用应相配套，某些情况下还宜适当提高工程费用定额，以便调动施工单位的积极性。
4)施工质量的检验和控制不严格。大量工程实践表明，施工期间的检验和控制不严格是工后出现路基沉陷的主要原因。应适当增加桥台台后路基压实度检测频率，加强对检测过程和检测结果的监督审核。
2压力灌浆的机理和类型
2.1加固机理
压力注浆是通过钻孔，利用注浆设备，分层均匀地将浆液注入路基土体中，以充填、渗透和挤密的方式排出土颗粒问裂隙中的水分和空气，并占据其空间，使路基土体孔隙比减小、强度提高。经过一段时间后，浆液凝固，把原来路基松散的土颗粒或裂隙胶结为一个整体，形成一种新的结构体，成为防水、防渗性能高及土壤化学稳定性好的一道屏障，达到加固路基、充填空洞、治理病害的目的。
浆液配比大致为水:料=1:(0.8～1.0)，干料配合比为水泥:粉煤灰=1:1。浆液灌人量和扩散半径受土质、渗透系数、土体不均匀性等因素的影响。
式中：Q为灌浆量(m3);V为加固土体(m3);a为灌入充填率(%)；B损失系数(%)。
2.2压力注浆的类型
处理桥台台后路基沉陷病害时，一般将渗透灌浆和压密灌浆结合使用。
1)渗透灌浆。主要用于桥涵、通道台后土体的加固处理。为使浆液在土中渗透并在短时间内凝固而采用间隙注浆，使浆液渗入土体孔隙后，将孔隙中的自由水、气体排除，但不破坏土体结构，从而防止 浆液从锥坡(挡墙)砌缝中冒出，使灌人土体中的浆液形成一道屏障，达到防渗、充填和加固的目的。
2)压密灌浆。对由于路基沉陷而导致的路面板下陷、断裂、托空、裂缝等现象，可待路基加固处理完毕后，采用压密灌浆将砼面板复抬到原路面标高；通过钻浅孔向土中灌人极浓的浆液，使注浆附近土体压密而形成浆泡，初始灌浆压力基本上沿径向扩散，随着浆泡尺寸的逐渐增大，产生较大的上抬力，托起砼面板上抬。
3水泥压力灌浆施工方法及质量控制
3.1水泥灌浆的程序
1)布孔的原则及方法。根据路基强度要求，结合固结灌浆特点、路基形态等因素，遵循既要发挥灌浆孔的效率，又能保证浆液留在路基有效范围之内的原则，视路基实际情况布置注浆孔，孔间距以1.5～2 m为宜。
2)成孔钻机造型。采用干法钻进、小型灌孔钻成孔。其优点是进尺快，易搬动，操作简单，钻进成本低。
3)下注浆花管。注浆花管应根据钻孔深度与孔径而定。一般来说，注浆结束后，注浆花管很难拔出，如果强行拔出，会破坏路基，因此，注浆花管可作为非预应力锚杆留在路基内(可起到管架的作用，对于提高路基强度有益)。
3.2水泥灌浆的设计
灌浆设计主要包括灌浆压力、浆液浓度、灌浆量、灌浆次序、灌浆深度等。如何选择和控制灌浆压力和灌浆浓度，是灌浆施工中首先要解决的问题。灌浆压力是保证灌浆质量的重要因素之一，如果压力过小，灌浆射流达不到预计范围，扩散半径小，易形成空白区；渗透灌浆时，若压力过大，则会破坏路基原结构，抬升路面或冲垮边坡，还会使浆液沿路基薄弱部位冲出路基，达不到灌浆目的。因此，施工前应做试验，结合单孔注浆量选择合适的注浆压力，根据经验，注浆压力一般宜控制在0．5～1．5 MPa，浆液浓度以水灰比(重量比)为1：1为宜。
3.3施工质量控制
1)制浆。浆液质量是影响灌浆施工质量的关键因素之一。浆液过稠，流动性小，影响注浆半径；浆液过稀，流动性太大，易漏浆、跑浆，使路基土体含水量增大。因此，制浆中要严格控制浆液密度，满足工程设计要求。
2)注浆。注浆过程是加固工程的主环节，也是保证工程质量的关键因素。注浆中通过选择注浆压力和单孔注浆量控制加固效果。
4工程实例
深圳市深汕公路同乐桥桥台台后路基下沉严重，行车跳车问题非常突出。考虑到该路段交通十分繁忙，无法中断交通，因此，对该处路基沉陷采用压力灌浆法进行加固处理。
4.1注浆孔布置
在沉陷部位呈梅花状布设注浆孔，以确保加固土体在平面和深度范围内连成整体。布设范围超出沉陷区域2．0 m，孔距为2．0 m×1．5 m。根据工程实际沉陷范围及路基土的密实情况，共布设注浆200个。水泥浆采用425#普通硅酸盐水泥，水泥:粉煤灰:水=1:1:2，浆液中掺人速凝剂，使浆液迅速早强。采用小型卧式搅拌机拌制水泥浆,BW200-40型高压注浆泵灌注水泥浆。以先外围后内部的次序进行间隔注浆，从沉陷部位的外围开始，形成包围圈，防止浆液流出路基，然后从沉陷部位的中心先间隔后加密注浆。开始注浆压力一般为0.5～1.5 MPa，以填充和渗透灌浆为主，后期则以挤密和压密注浆为主，灌浆压力一般为0.8～2.5MPa，最大时达到4．0～6．0 MPa。在高压作用下，水泥浆液沿土层的孔隙渗透，使沉陷部位路基形成水泥土固化体，从而达到加固路基的目的。
4.2效果评价
在施工过程中，对加固前后路基进行标贯试验、钻孔取样和室内试验(结果见表1)并进行对比分析，结果表明，加固后路基的各项指标均较加固前有表1加固前后标准贯入试验结果明显提高。
表1 加固前后标准贯入试验结果
从表1可见，灌浆前N63.5击数平均值为6.08击，灌浆后为17.04。地质钻探取芯结果表明，注浆后路基中的空隙已被水泥浆填满，在压力作用下，松散的路基土层得到了挤密和压密，形成完整、均匀的水泥土固化体，土体强度得到了明显改善，达到中密状态，满足路基强度要求；而且固化体后期强度随时间的增长有较大提高，具有较好的强度和稳定性。注浆后对路基进行沉降跟踪观测，经过几年的行车使用，路基没有发生沉降，证实注浆效果良好，达到了预期目的。
桥台台后路基沉陷病害加固处理时，宜采用压密灌浆和渗透灌浆相结合的方法。路基加固完毕，抬板(砼路面)时，宜采用压密灌浆。由于本工程台后路基下沉严重，下沉量达30～50 cm，且台后路面为沥青砼路面，故未采取压密灌浆抬板，而采取在台后一定长度路段内进行路面结构层重新铺筑并增设桥头搭板的方式进行处理。
5 结语
压力注浆是目前处理高等级公路路基病害的一种较理想方法，施工期间不需中断交通，不破坏路面，速度快，能够在较短时间内处理路基沉陷。通过掺加速凝剂或早强剂还可获得较高的早期强度，使路基不再沉陷，具有较好的适用性。与化学加固方法相比，其成本低，不污染环境，水泥浆可进一步水化，提高后期强度。因此，可广泛应用于高等级公路路基病害处理及地基加固中，具有较好的经济效益和社会效益。
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论文作者:孙浩林
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/3
标签：路基论文; 浆液论文; 桥台论文; 注浆论文; 压力论文; 病害论文; 路面论文; 《防护工程》2019年11期论文;